Oefenopgaven vwo6 – DEEL 1 - de basis
Opgave 1: superslurper
Nafion® is een polymeer dat wordt toegepast als membraan in elektrochemische cellen. Het
is een sterk hygroscopische stof. Dat wil zeggen dat het veel water kan opnemen. Deze
eigenschap wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van sulfonzuur groepen in de
moleculen, weergegeven als –SO3H. Het zwavelatoom in de sulfonzuur groep heeft covalentie
6 (anders dan normaal). Dit betekent dat het zwavelatoom zes atoombindingen heeft
gevormd met de omringende atomen. Eén van die bindingen is de binding met een
koolstofatoom.
1 ■ (2p) Geef een sulfonzuur groep als lewis structuur weer.
Er bestaat een tweede mesomere (lewis) grensstructuur van de sulfonzuur groep. Hierbij
heeft zwavel covalentie 4.
2 ■ (3p) Geef die grensstructuur en geef daarin ook de formele ladingen aan.
3 ■ (2p) Leg met een tekening op micro niveau uit waarom de sulfonzuur groepen zo goed
watermloeculen kunnen binden.
Opgave 2: restauratie
Fresco’s zijn muurschilderingen waarbij op een vochtige ondergrond een afbeelding is
geschilderd. De vochtige laag die men als ondergrond voor het schilderwerk gebruikt, bestaat
uit een suspensie van gebluste kalk (calciumhydroxide) met een afgepaste hoeveelheid water
en zand.
Tijdens het droogproces zuigt de vochtige ondergrond de verfpigmenten op. Tegelijkertijd
reageert koolstofdioxide uit de lucht met de gebluste kalk. Zo wordt een laag van zand,
kalksteen (calciumcarbonaat) en verfpigmenten gevormd. De componenten zijn in deze laag
niet meer van elkaar te scheiden.
In de figuur hiernaast is de interactie van de frescolaag met de omgeving tijdens het drogen
(uitharden) weergegeven.
4 ■ (2p) Geef de reactievergelijking voor de vorming van kalksteen, zoals die tijdens het uitharden van
een fresco plaatsvindt.
Van veel eeuwenoude buitenmuurschilderingen die met de frescotechniek zijn gemaakt,
dreigt de beeltenis langzaam verloren te gaan. Dit gebeurt met name wanneer de
concentratie zwaveldioxide in de lucht hoog is.
Omdat zwaveldioxide in vochtige lucht kan worden omgezet tot opgelost zwavelzuur, kan het
kalksteen worden omgezet tot het veel zachtere gips (calciumsulfaatdihydraat):
2 H3O+ + SO42- + CaCO3 CaSO4.2H2O + CO2 + H2O
Het gevormde zachte gips brokkelt langzaam af en kan vervolgens wegspoelen bij contact
met water. Ook kunnen door dit proces barsten in een fresco ontstaan, omdat het volume
dat door het gevormde gips wordt ingenomen groter is dan dat van het kalksteen waaruit het
is ontstaan.
5 ■ (3p) Laat door middel van een berekening zien dat het volume van het gips groter is dan het
volume van het kalksteen waaruit het is ontstaan. Gebruik BINAS 10A en neem aan dat
calciet voor kalksteen staat.
, Opgave 3: veelzijdig aluminium
Aluminium is een onedel metaal dan onder andere door zuurstof wordt aangetast. Er vormt
dan op het aluminium een laagje aluminiumoxide, soms tot maar 0,0001 mm dik. In het
gevormde aluminiumoxide passen de Al3+ ionen ruimschoots in de holtes tussen de O 2- ionen.
Omdat de ionstraal van O2- ionen en de atoomstraal van de (ongeladen) Al atomen vrijwel
even groot zijn, sluit het laagje aluminiumoxide het onderliggende aluminium zeer goed af.
In de figuur hieronder is de bescherming van aluminium door een laagje aluminiumoxide
schematisch weergegeven. Van het beschermende laagje aluminiumoxide is slechts een zeer
klein gedeelte weergegeven.
6 ■ (2p) Bereken het aantal lagen O 2- in een laagje aluminiumoxide met een dikte van 0,0001 mm. Ga
er in je berekening van uit dat de O 2- ionen elkaar raken zoals in de figuur.
7 ■ (2p) Leg op micro niveau uit waarom aluminium slechter elektrische stroom geleidt met een
aluminiumoxide laagje, dan zonder.
In een aluminium luchtcel (gebruikt in isolatiepakking) heb je juist aluminium nodig dat wél
wordt aangetast. In een legering waarbij de verhouding tussen de aantallen atomen
aluminium, magnesium en tin 4000:200:1 is, wordt het beschermende laagje niet gevormd.
Het gevolg is dat een legering met deze samenstelling wel wordt aangetast door zuurstof.
8 ■ (3p) Bereken het massapercentage aluminium in een legering met de bovenstaande
samenstelling. Denk aan de juiste significantie.
9 ■ (2p) Leg uit waarom de legering met magnesium en tin moeilijker is te vervormen dan zuiver
aluminium.
Opgave 4: boem
TNT is een vast explosief. Het kan zelfs in een zuurstofvrije omgeving ontploffen. TNT is de
afkorting voor trinitro-tolueen. Nitro groepen zijn –NO 2 groepen. Tolueen is de triviale naam
voor methylbenzeen. Als TNT explodeert in een zuurstofvrije omgeving, ontstaan (alleen)
stikstof, waterdamp, koolstofdioxide en een zwart poeder.
10 ■ (3p) Geef de kloppende reactievergelijking voor de explosie van TNT in een zuurstofvrije
omgeving. Geef ook de juiste toestandsaanduidingen.
11 ■ (2p) Leg op micro niveau uit welke twee soorten bindingen verbroken worden als TNT explodeert.
12 ■ (2p) Leg op micro niveau uit of TNT beter zal oplossen in water of in hexaan.
Opgave 5: nieuw in de familie
Begin januari 2016 is aangekondigd dat de laatste 4 nieuwe elementen in periode 7 van het
periodiek systeem zijn ontdekt. Drie (115, 117 en 118) door een groep Russen en
Amerikanen, één (113) door een groep Japanse onderzoekers. Daarmee is er voor het eerst
een nieuwe element in Azië ontdekt. De ontdekkers mogen de nieuwe elementen van een
naam en symbool voorzien. Ze mogen daarvoor verwijzen naar een mythologisch concept,
een mineraal, plaats of land, een eigenschap of een wetenschapper. De nieuwe namen
moeten wel allemaal eindigen op –ium.
13 ■ (2p) Leg voor elk van de vier nieuwe elementen uit of ze tot de metaal- of de niet-metaal
elementen zullen behoren.
14 ■ (2p) Leg uit hoeveel protonen en elektronen het ion van element 117 zal bevatten (als het
element lang genoeg zou bestaan om een reactie aan te gaan met een oxidator).
, Oefenopgaven vwo6 – DEEL 2 - rekenen, zouten, analyse, onderzoek (totaal: 11 vragen, 33p)
Opgave 1: haarverzorging
Wanneer mensen ouder worden, verandert de kleur van hun haar; meestal wordt het grijs. Er
zijn vele haarkleurmiddelen om de grijze kleur te verbergen. Eén zo’n haarkleurmiddel, een
lotion die vooral door mannen wordt gebruikt, bevat onder andere opgelost lood(II)acetaat.
Deze lotion kleurt het haar donker.
Op het flesje lotion staat dat 0,6 massaprocent lood(II)acetaat in de lotion aanwezig is. Om
dit te controleren hebben leerlingen de hierna beschreven bepaling uitgevoerd. Ze
bepaalden eerst de dichtheid van de lotion: 0,994 g mL -1. Vervolgens pipetteerden ze 25,0 mL
van de lotion in een erlenmeyer, voegden een indicator toe en titreerden met een 0,0500 M
EDTA-oplossing. EDTA reageert met Pb2+ in de molverhouding 1:1. Het equivalentiepunt was
bereikt nadat 7,85 mL EDTA-oplossing was toegevoegd.
Toen de leerlingen het massapercentage lood(II)acetaat in de lotion uitrekenden, kregen zij
een andere uitkomst dan 0,6 massaprocent. Toch hebben ze de bepaling goed uitgevoerd.
Onderzoek op internet leverde een belangrijk extra gegeven op. In een patent dat voor de
lotion is aangevraagd, staat dat het massapercentage van 0,6 betrekking heeft op een
hydraat van lood(II)acetaat (Pb(CH 3COO)2.xH2O). De leerlingen waren er in hun berekening
van uitgegaan dat de lotion watervrij lood(II)acetaat bevat.
15 ■ (4p) Bereken het massapercentage Pb(CH3COO)2 dat de leerlingen hebben berekend.
16 ■ (1p) Noem twee manieren om het massapercentage nauwkeuriger te meten.
17 ■ (4p) Bereken de waarde van x in de formule Pb(CH3COO)2.xH2O.
Gebruik bij de berekening de uitkomst van de berekening zoals door de leerlingen uitgevoerd
en het massapercentage van 0,6 dat op het etiket vermeld staat. Geef het antwoord in een
geheel getal.
In haar is het eiwit keratine aanwezig. Dit eiwit bevat relatief veel cysteïne eenheden, die –SH
groepen bevatten. Deze zwavelbruggen (-S-S-) vormen die aan de stevigheid van haar
bijdragen. De leerlingen vroegen zich af hoe de lotion het haar donkerder kleurt.
Een mogelijke verklaring is dat de -S-S- bruggen in de keratinemoleculen worden verbroken
en dat met Pb2+ nieuwe bruggen worden gevormd. Die nieuwe bruggen, -S -∙∙Pb2+∙∙S--,
veroorzaken de donkere kleur.
Om wat meer inzicht te krijgen in de vorming van -S -∙∙Pb2+∙∙S—bruggen, hebben de
leerlingen een e-mail aan de fabrikant van de lotion gestuurd. Hieronder staat een fragment
van het antwoord van de fabrikant:
“Het mechanisme voor de vorming van de bruggen is niet precies bekend. We denken dat
door de hoofdhuid een stof wordt afgescheiden die vervolgens aanwezig is in de oliën en
vetten op de hoofdhuid en op de haren. Deze stof reageert waarschijnlijk met de -S-S-
bruggen in aanwezigheid van Pb2+ ionen.
18 ■ (3p) Beschrijf een experiment dat kan worden uitgevoerd om de juistheid van het antwoord van
de fabrikant na te gaan.
De leerlingen vinden het vreemd dat zich in de haarlotion loodionen bevinden. Als loodionen
in de bloedbaan terecht komen, is dat schadelijk voor de gezondheid. Toch is het gebruik van
loodacetaat toegestaan voor gebruik in haarlotion. Ze stellen zich de vraag welke verklaring
er kan zijn voor het feit dat het gebruik van de lotion niet schadelijk voor de gezondheid
wordt geacht.
19 ■ (2p) Geef twee mogelijke verklaringen voor het feit dat gebruik van de lotion niet schadelijk voor
de gezondheid wordt geacht.
Opgave 1: superslurper
Nafion® is een polymeer dat wordt toegepast als membraan in elektrochemische cellen. Het
is een sterk hygroscopische stof. Dat wil zeggen dat het veel water kan opnemen. Deze
eigenschap wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van sulfonzuur groepen in de
moleculen, weergegeven als –SO3H. Het zwavelatoom in de sulfonzuur groep heeft covalentie
6 (anders dan normaal). Dit betekent dat het zwavelatoom zes atoombindingen heeft
gevormd met de omringende atomen. Eén van die bindingen is de binding met een
koolstofatoom.
1 ■ (2p) Geef een sulfonzuur groep als lewis structuur weer.
Er bestaat een tweede mesomere (lewis) grensstructuur van de sulfonzuur groep. Hierbij
heeft zwavel covalentie 4.
2 ■ (3p) Geef die grensstructuur en geef daarin ook de formele ladingen aan.
3 ■ (2p) Leg met een tekening op micro niveau uit waarom de sulfonzuur groepen zo goed
watermloeculen kunnen binden.
Opgave 2: restauratie
Fresco’s zijn muurschilderingen waarbij op een vochtige ondergrond een afbeelding is
geschilderd. De vochtige laag die men als ondergrond voor het schilderwerk gebruikt, bestaat
uit een suspensie van gebluste kalk (calciumhydroxide) met een afgepaste hoeveelheid water
en zand.
Tijdens het droogproces zuigt de vochtige ondergrond de verfpigmenten op. Tegelijkertijd
reageert koolstofdioxide uit de lucht met de gebluste kalk. Zo wordt een laag van zand,
kalksteen (calciumcarbonaat) en verfpigmenten gevormd. De componenten zijn in deze laag
niet meer van elkaar te scheiden.
In de figuur hiernaast is de interactie van de frescolaag met de omgeving tijdens het drogen
(uitharden) weergegeven.
4 ■ (2p) Geef de reactievergelijking voor de vorming van kalksteen, zoals die tijdens het uitharden van
een fresco plaatsvindt.
Van veel eeuwenoude buitenmuurschilderingen die met de frescotechniek zijn gemaakt,
dreigt de beeltenis langzaam verloren te gaan. Dit gebeurt met name wanneer de
concentratie zwaveldioxide in de lucht hoog is.
Omdat zwaveldioxide in vochtige lucht kan worden omgezet tot opgelost zwavelzuur, kan het
kalksteen worden omgezet tot het veel zachtere gips (calciumsulfaatdihydraat):
2 H3O+ + SO42- + CaCO3 CaSO4.2H2O + CO2 + H2O
Het gevormde zachte gips brokkelt langzaam af en kan vervolgens wegspoelen bij contact
met water. Ook kunnen door dit proces barsten in een fresco ontstaan, omdat het volume
dat door het gevormde gips wordt ingenomen groter is dan dat van het kalksteen waaruit het
is ontstaan.
5 ■ (3p) Laat door middel van een berekening zien dat het volume van het gips groter is dan het
volume van het kalksteen waaruit het is ontstaan. Gebruik BINAS 10A en neem aan dat
calciet voor kalksteen staat.
, Opgave 3: veelzijdig aluminium
Aluminium is een onedel metaal dan onder andere door zuurstof wordt aangetast. Er vormt
dan op het aluminium een laagje aluminiumoxide, soms tot maar 0,0001 mm dik. In het
gevormde aluminiumoxide passen de Al3+ ionen ruimschoots in de holtes tussen de O 2- ionen.
Omdat de ionstraal van O2- ionen en de atoomstraal van de (ongeladen) Al atomen vrijwel
even groot zijn, sluit het laagje aluminiumoxide het onderliggende aluminium zeer goed af.
In de figuur hieronder is de bescherming van aluminium door een laagje aluminiumoxide
schematisch weergegeven. Van het beschermende laagje aluminiumoxide is slechts een zeer
klein gedeelte weergegeven.
6 ■ (2p) Bereken het aantal lagen O 2- in een laagje aluminiumoxide met een dikte van 0,0001 mm. Ga
er in je berekening van uit dat de O 2- ionen elkaar raken zoals in de figuur.
7 ■ (2p) Leg op micro niveau uit waarom aluminium slechter elektrische stroom geleidt met een
aluminiumoxide laagje, dan zonder.
In een aluminium luchtcel (gebruikt in isolatiepakking) heb je juist aluminium nodig dat wél
wordt aangetast. In een legering waarbij de verhouding tussen de aantallen atomen
aluminium, magnesium en tin 4000:200:1 is, wordt het beschermende laagje niet gevormd.
Het gevolg is dat een legering met deze samenstelling wel wordt aangetast door zuurstof.
8 ■ (3p) Bereken het massapercentage aluminium in een legering met de bovenstaande
samenstelling. Denk aan de juiste significantie.
9 ■ (2p) Leg uit waarom de legering met magnesium en tin moeilijker is te vervormen dan zuiver
aluminium.
Opgave 4: boem
TNT is een vast explosief. Het kan zelfs in een zuurstofvrije omgeving ontploffen. TNT is de
afkorting voor trinitro-tolueen. Nitro groepen zijn –NO 2 groepen. Tolueen is de triviale naam
voor methylbenzeen. Als TNT explodeert in een zuurstofvrije omgeving, ontstaan (alleen)
stikstof, waterdamp, koolstofdioxide en een zwart poeder.
10 ■ (3p) Geef de kloppende reactievergelijking voor de explosie van TNT in een zuurstofvrije
omgeving. Geef ook de juiste toestandsaanduidingen.
11 ■ (2p) Leg op micro niveau uit welke twee soorten bindingen verbroken worden als TNT explodeert.
12 ■ (2p) Leg op micro niveau uit of TNT beter zal oplossen in water of in hexaan.
Opgave 5: nieuw in de familie
Begin januari 2016 is aangekondigd dat de laatste 4 nieuwe elementen in periode 7 van het
periodiek systeem zijn ontdekt. Drie (115, 117 en 118) door een groep Russen en
Amerikanen, één (113) door een groep Japanse onderzoekers. Daarmee is er voor het eerst
een nieuwe element in Azië ontdekt. De ontdekkers mogen de nieuwe elementen van een
naam en symbool voorzien. Ze mogen daarvoor verwijzen naar een mythologisch concept,
een mineraal, plaats of land, een eigenschap of een wetenschapper. De nieuwe namen
moeten wel allemaal eindigen op –ium.
13 ■ (2p) Leg voor elk van de vier nieuwe elementen uit of ze tot de metaal- of de niet-metaal
elementen zullen behoren.
14 ■ (2p) Leg uit hoeveel protonen en elektronen het ion van element 117 zal bevatten (als het
element lang genoeg zou bestaan om een reactie aan te gaan met een oxidator).
, Oefenopgaven vwo6 – DEEL 2 - rekenen, zouten, analyse, onderzoek (totaal: 11 vragen, 33p)
Opgave 1: haarverzorging
Wanneer mensen ouder worden, verandert de kleur van hun haar; meestal wordt het grijs. Er
zijn vele haarkleurmiddelen om de grijze kleur te verbergen. Eén zo’n haarkleurmiddel, een
lotion die vooral door mannen wordt gebruikt, bevat onder andere opgelost lood(II)acetaat.
Deze lotion kleurt het haar donker.
Op het flesje lotion staat dat 0,6 massaprocent lood(II)acetaat in de lotion aanwezig is. Om
dit te controleren hebben leerlingen de hierna beschreven bepaling uitgevoerd. Ze
bepaalden eerst de dichtheid van de lotion: 0,994 g mL -1. Vervolgens pipetteerden ze 25,0 mL
van de lotion in een erlenmeyer, voegden een indicator toe en titreerden met een 0,0500 M
EDTA-oplossing. EDTA reageert met Pb2+ in de molverhouding 1:1. Het equivalentiepunt was
bereikt nadat 7,85 mL EDTA-oplossing was toegevoegd.
Toen de leerlingen het massapercentage lood(II)acetaat in de lotion uitrekenden, kregen zij
een andere uitkomst dan 0,6 massaprocent. Toch hebben ze de bepaling goed uitgevoerd.
Onderzoek op internet leverde een belangrijk extra gegeven op. In een patent dat voor de
lotion is aangevraagd, staat dat het massapercentage van 0,6 betrekking heeft op een
hydraat van lood(II)acetaat (Pb(CH 3COO)2.xH2O). De leerlingen waren er in hun berekening
van uitgegaan dat de lotion watervrij lood(II)acetaat bevat.
15 ■ (4p) Bereken het massapercentage Pb(CH3COO)2 dat de leerlingen hebben berekend.
16 ■ (1p) Noem twee manieren om het massapercentage nauwkeuriger te meten.
17 ■ (4p) Bereken de waarde van x in de formule Pb(CH3COO)2.xH2O.
Gebruik bij de berekening de uitkomst van de berekening zoals door de leerlingen uitgevoerd
en het massapercentage van 0,6 dat op het etiket vermeld staat. Geef het antwoord in een
geheel getal.
In haar is het eiwit keratine aanwezig. Dit eiwit bevat relatief veel cysteïne eenheden, die –SH
groepen bevatten. Deze zwavelbruggen (-S-S-) vormen die aan de stevigheid van haar
bijdragen. De leerlingen vroegen zich af hoe de lotion het haar donkerder kleurt.
Een mogelijke verklaring is dat de -S-S- bruggen in de keratinemoleculen worden verbroken
en dat met Pb2+ nieuwe bruggen worden gevormd. Die nieuwe bruggen, -S -∙∙Pb2+∙∙S--,
veroorzaken de donkere kleur.
Om wat meer inzicht te krijgen in de vorming van -S -∙∙Pb2+∙∙S—bruggen, hebben de
leerlingen een e-mail aan de fabrikant van de lotion gestuurd. Hieronder staat een fragment
van het antwoord van de fabrikant:
“Het mechanisme voor de vorming van de bruggen is niet precies bekend. We denken dat
door de hoofdhuid een stof wordt afgescheiden die vervolgens aanwezig is in de oliën en
vetten op de hoofdhuid en op de haren. Deze stof reageert waarschijnlijk met de -S-S-
bruggen in aanwezigheid van Pb2+ ionen.
18 ■ (3p) Beschrijf een experiment dat kan worden uitgevoerd om de juistheid van het antwoord van
de fabrikant na te gaan.
De leerlingen vinden het vreemd dat zich in de haarlotion loodionen bevinden. Als loodionen
in de bloedbaan terecht komen, is dat schadelijk voor de gezondheid. Toch is het gebruik van
loodacetaat toegestaan voor gebruik in haarlotion. Ze stellen zich de vraag welke verklaring
er kan zijn voor het feit dat het gebruik van de lotion niet schadelijk voor de gezondheid
wordt geacht.
19 ■ (2p) Geef twee mogelijke verklaringen voor het feit dat gebruik van de lotion niet schadelijk voor
de gezondheid wordt geacht.
